SISTEM PESAWAT TERBANG
Pesawat terbang merupakan mesin yang mampu berada di udara secara terkawal. Bagi masyarakat umum, kehebatan sesebuah pesawat terbang melakukan pergerakan biasanya dilihat berdasarkan rekabentuk aerodinamiknya dan ketahanan setrukturnya. Tanggapan ini kurang tepat kerana terdapat komponen-komponen lain yang turut menjayakan penerbangan sesebuah pesawat. Komponen ini sebenarnya menjadi penghidup kepada keberkesanan sistem aerodinamik pesawat terbang. Sebagai contoh, pesawat Wright 1903 Flyer memerlukan sistem mekanikal yang mampu memulas (warping) sayap secara simetri dan juga memerlukan sistem enjin yang mempu memberikan tujahan yang secukupnya. Peningkatan teknologi dan gerak penerbangan yang lebih agressif menjadikan sistem tersebut dan sistem-sistem lain diperlukan. Sistem tersebut dikenali sebagai sistem pesawat terbang.
Konsep sistem pesawat terbang sangat luas. Ia merangkumi sistem kawalan penerbangan, sistem enjin, hidraulik, pneumatik, sistem bahan api, alat pendaratan, sistem elektronik dan banyak lagi. Bagi pereka pesawat terbang, pengetahuan yang luas mengenai sistem pesawat membolehkannya menghasilkan rekabentuk pesawat yang kompetetif. Walaubagaimanapun, sistem pesawat terbang kini pelbagai dan cepat berubah mengikut perkembangan teknologi. Oleh itu, konsep asas sistem pesawat terbang perlu difahami terlabih dahulu supaya fungsi sistem-sistem yang lain mudah di fahami kerana kebisaannya sistem yang canggih merupakan penambaikkan terhadap sistem yang lama.
Sistem asas pesawat terbang boleh di kategorikan kepada lima bahagian; 1) sistem enjin, 2) sistem mekanikal 3) elektrik dan elektronik, 4) sistem bantu penerbangan, dan 5)avionik. Perlu diingat keperluaan sistem sesebuah pesawat terbang adalah berbeza dari yang lain (bergantung kepada tujuan pesawat digunakan). Oleh itu amat penting bagi seseorang jurutera aeronautik mempunyai kebolehan mengadaptasikan konsep asas sistem pesawat tersebut dengan sistem-sistem yang lain.
Pendorongan Pesawat Udara
Sistem pendorongan pesawat udara merupakan komponen penting dalam memberikan tujahan yang secukupnya untuk menggerakkan pesawat udara. Secara umumnya tujahan tersebut mestilah mempunyai magnitude melebehi daya seret pesawat. Tujahan diperolehi daripada prinsip Hukum Ketiga Newton dengan udara sebagai bahan kerja utamanya (mudah diperolehi dan kos efektif).
Enjin dalam takrif disini adalah alat yang boleh menukarkan tenaga daripada bahan bakar kepada tenaga mekanikal. Jenis enjin boleh di kelaskan kepada dua bahagian yang besar; 1) enjin pembakaran dalam, dan 2) enjin pembakaran luar. Ia dikelaskan berdasarkan bahan kerja dengan bahan bakar. Enjin pembakaran dalam menghasilkan tenaga mekanikal daripada hasil pencampuran bahan bakar dengan bahan kerja. Manakala enjin pembakaran dalam, bahan bakar dan bahan kerja dipisahkan dengan kebuk yang bertindak sebagai pengalir haba dan tenaga. Contoh enjin pembakaran dalam dan pembakaran luar adalah enjin empat lejang dan enjin stirling.
Pesawat udara menggunakan enjin pembakaran dalam kerana memberikan tujah yang lebih besar, nisbah berat dan kuasa yang lebih rendah dan kecekapan kerja yang lebih tinggi. Enjin pembakaran dalam boleh dikelaskan lagi kepada dua bahagian; 1)enjin salingan, dan 2) enjin gas turbin.
Enjin Salingan
Enjin salingan atau lebih dikenali sebagai enjin piston, secara asasnya mencampurkan sedikit bahan api dengan sejumlah besar udara dan memampatkannya didalam kebuk pembakaran (silinder). Pencucuhan campuran tersebut mengakibatkan udara terbakar seterusnya haba yang meningkat mengakibatkannya mengembang dengan cepat. Proses ini boleh melakukan kerja mekanikal apabila piston yang digerakkan daripada pengembangan udara digunakan untuk memusingkan aci engkol.
Nisbah kuasa terhadap berat enjin adalah rendah akan tetapi kos pembuatannya dan selenggara yang mudah dan murah berbanding enjin turbin gas. Oleh itu, hanya pesawat ringan yang tidak bergerak jauh menggunakan jenis enjin ini manakala pesawat besar dan halaju tinggi menggunakan enjin gas turbin. Kuasa enjin salingan ini juga bergantung kepada jenis kitar salingan yang digunakan. Tiga jenis enjin salingan yang biasa digunakan; 1)enjin dua lejang, 2)enjin empat lejang, dan 3)enjin diesel empat lejang.
Enjin Dua Lejang
Enjin dua lejang hanya memerlukan satu putaran aci engkol sahaja untuk kitaran lengkapnya.
Lejang Pertama
Apabila piston berada di BDC, campuran bahan bakar udara di ruang engkol bergerak keruang kotak engkol melalui saluran masuk dengan kawalan injap. Pergerakan piston keatas meningkatkan tekanan di kebuk pembakaran. Sisa pembakaran yang masih terdapat di dalam kebuk akan ditolak/digantikan dengan campuran udara bahan api yang baru akibat tekanan daripada piston tadi.
Pergerakan piston yang menuju ke TDC akan menutup lubang ekzos (≈20% dari BDC). Ruang kebuk pembakar menjadi tertutup dan tekanan semakin meningkat. Pencucuhan berlaku apabila piston tiba di TDC.
Lejang Kedua
Pembakaran campuran bahan api meningkatkan suhu campuran seterusnya mengembangkan menghasilkan tekanan yang tinggi. Tekanan yang tersebut akan menolak piston kebawah seterusnya memberikan tenaga mekanikal kepada aci engkol.
Pergerakan piston yang menuju ke BDC akan membuka ruang ekzos (≈80% dari TDC) seterusnya membuang sisa pembakaran keluar yang mempunyai tekanan yang lebih rendah. Ruang kotak aci engkol semakin mengecil dan injap masukan yang tertutup menyebabkan tekanan kotak aci engkol meningkat memaksa campuran udara bahan api naik keruang kebuk pembakaran
Kesan inertia daripada berat aci engkol, omboh akan naik kembali. Seterusnya proses yang sama berulang.
Satu putaran aci engkol melengkapkan kitar enjin dua lejang. Oleh yang demikian, satu kitar mesti terdapat kuasa yang terhasil. Enjin dua lejang meruapakan enjin yang dapat memberikan kuasa yang lebih banyak jika dibandingkan dengan enjin salingan yang lain. Akan tetapi untuk menghasilkan kuasa yang besar, nisbah berat kepada kuasa adalah lebih tinggi berbanding dengan jenis yang lain. Ini kerana saiz kebuk pembakaran yang lebih besar diperlukan dan kemudian berat berubah mengikut isipadu yang gandaan kuasa tiga . Enjin dua lejang juga membebaskan bahan cemar yang banyak akibat pembakaran yang tidak lengkap (baki campuran gas ekzos + minyak dua lejang).
Enjin Empat Lejang
Lejang kemasukan
Omboh mula bergerak kebawah oleh putaran aci engkol. Ini mengakibatkan pengurangan tekanan didalam kebuk seterusnya udara luar yang mempunyai tekanan yang lebih tinggi mula bergerak masuk melalui karbureter kedalam kebuk. Seterusnya campuran udara-bahan api masuk melalui injap masukan.
Lejang mampatan
Apabila injap masukan ditutup, injap mula bergerak keatas campuran udara-bahan api semakin termampat sehingga omboh sampai ke TDC. Pencucuhan berlaku apabila ombih sampai di TDC
Lejang kuasa
Pembakaran udara-bahan api meningkatkan tekanan didalam kebuk. Tekanan yang terlalu tinggi menolak omboh kebawah. Omboh yang disambung kepada aci engkol melalui shaft rod menghasilkan kerja yang diperlukan.
Lejang ekzos
Inertia daripada shaft engkol menggerakkan kembali omboh keatas sambil menolak sisa hasil pembakaran ke ruang yang mempunyai tekanan yang lebih rendah. Injap ekzos yang terbuka menghasilkan tekanan yang lebih rendah. Maka gas pembakaran akan terkeluar.
Enjin Diesel
Enjin diesel berbeza dengan enjin salingan dua lejang dan empat lejang petrol/gasoline hanya dari segi bentuk pembakaran. Ia boleh dibentuk dalam kitar enjin dua lejang atau empat lejang. Enjin diesel menggunakan mampatan yang sangat tinggi sehingga bahan kerja (udara) mudah terbakar dengan penyuntikan bahan bakar (diesel) sahaja. Pemampatan bahan kerja biasa diantara 16-20. Pencucuhan bahan bakar menggunakan fuel injection berlaku apabila piston hampir sampai di TDC. Minyak diesel mempunyai nilai haba pembakaran yang hampir sama dengan petrol/gasoline akan tetapi tidak mudah terbakar pada tekanan atmosfera.
0 komentar:
Posting Komentar